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SchaltungsanordnungzurÜbertragungvonausSinusschwingungenverschiedener
Frequenz zusammengesetzten Wechselstromerregungen.
Gewisse Schaltungsanordnungen zeigen die unangenehme Eigenschaft,'dass über sie hinweggeleitete Wechselströme, die aus Sinussehwingungen verschiedener Frequenz zusammengesetzt sind, ihren Charakter vollständig verlieren.
Bei der Sprachübertragung über Leitungen sind die Gründe, aus denen derartige Verzerrungen eintreten, bekannt und vollständig zu übersehen. Es finden sich in derartigen Schaltungen nämlich Elemente (Kabel, Übertrager, Kapazitäten), welche die verschiedenen Frequenzen der Sprachübertragungsströme in verschiedener Weise voreinander bevorzugen oder benachteiligen, und ein bekanntes Mittel, diese Verzerrungen zu kompensieren, besteht dann darin, dass man weitere gleichartige Elemente (Induktanzen, Kapazitäten) in die Leitungen einfügt, welche die entgegengesetzten elektrischen Eigenschaften besitzen, so dass die Gesamtordnung alle Frequenzen gleichmässig durchlässt.
Neuerdings sind nun bei Anordnungen zur elektrischen Sp@achübertragung ganz andersartige verzerrende Ursachen aufgetreten. So haben z. B. bei der Lichttelephonie mit elektrischen Glühlampen die durch Heizstromschwankungen verursachten Lichtschwankungen einen ganz andern Charakter als die sie hervorrufenden Ströme, ebenso ist beim Aufnahmeprozess der in der Selenzelle fliessende Strom durchaus nicht von gleicher Zmanunemetzung wie die Schwankungen de3 auffallenden Liehtes. Die Erfindung beruht nun in der Erkenntnis, dass diese Verzerrungen grundsätzlich von derselben Natur
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hervorgerufen werden.
Auf dieser Erkenntnis fussend, werden erfindungsgemäss die durch solche Elemente verursachten Verzerrungen in an sich bekannter Weise durch elektrische Schaltelemente, welche entgegengesetzte Verzerrungen aufweisen, behoben. Selbstverständlich ist die Erfindung auch anwendbar in allen andern Fällen, in welchen Verzerrungen von Wellenformen durch Reaktionsträgheit thermischer oder chemischer Vorgänge auftreten.
Als Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf der Zeichnung in Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zum Telephonieren mit Licht veranschaulicht.
Die in der Sprechstelle A durch eine Mikrophon beim Sprechen erzeugten Stromschwankungen werden entweder direkt oder über eine Leitung zu einem Verstärker B geführt, und von hier gelangen die
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modifizierten und verstärkten Stromschwankungen dem Bsennstrom dieser Lampe überlagert werden.
Die von dieser Lampe ausgehenden Strahlen werden durch Scheinwerfer einer Selenzelle D zugeführt, die im Brennpunkt des Scheinwerfers H angeordnet ist. Dort werden die Helligkeitssehwankungen der Lampe wieder in elektrische Stromschwankungen übergeführt, welche durch einen Verstärker # am Telephon F hörbar gemacht werden.
Bei einer normalen Schaltung zur Sprachverstärkung würde man z. B. den Übertrager U1 so bemessen, dass er die mittleren Sprachfrequenzen gleichmässig überträgt. Es kann daher durch einen derartigen Übertrager eine Kompensation der durch die Trägheit der Glühlampe und der Selenzelle infolge
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Erfindungsgemäss wird nun der Übertrager Ui durch geeignete Bemessung der Selbstinduktion und Kapazität derart ausgebildet, dass er die höheren Frequenzen bevorzugt.
Anstatt die Kompensation durch einen einzigen Übertrager zu bewirken, kann sie auch auf mehrere verteilt werden. Es könnte aber auch der Empfänger so eingerichtet werden, dass er die höheren Frequenzen
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erreicht wird. Wie immer ist es vorteilhaft, die Kompensation durch Elemente vorzunehmen, die mit Energie liefernden Teilen zusammenwirken, z. B. im Vorübertrager eines Verstärkerrohres.
Beim Vorhandensein von Schaltungselementen mit begrenzter Wechselstromamplitude. z. B.
Röhrenverstärker, deren Amplitudengrenze im Anodenkreise durch den Sättigungsstrom gegeben i't. werden erfindungsgemäss die die höheren Frequenzen bevorzugenden Schaltungselemente vor demjenigen mit begrenzter Wechselstromamplitude angeordnet. Um zn zeigen, dass dadurch die günstigste Ausnutzung der bei A einwirkenden Erregung durch die Sendeverstärkung erreicht wird. sei angenommen, dass der von A ankommende Wechselstrom eine bestimmte Kurvenform a besitzt (Fig. 2). die sich nach der Fourierschen Gleichung in Sinuskurven verschiedener Frequenz, beispielsweise in zwei Frequenzen, e. zerlegen lässt.
Nun ist es bekannt, dass der Anodenstrom in Hochvakuumröhren nicht beliebig gross werden, sondern nur einen begrenzten Wert erreichen kann. Dies bedingt aber, soll nicht eine Verzerrung durch Abschneiden der Spitzenteile der Sekundär amplitude die Folge sein, einen begrenzten Bereich der Spannungsschwankungen L v am Gitter. In Fig. 2 sind die noch ohne Verzerrung zulässigen Spannung, s- schwankungen durch die Linien d d angedeutct.
Es werde nun angenommen, dass die ankommenden Wechselstromimpulse die Spannung am Gitter des Verstärkers über die Spannung/' ; erhöhen, dann wird offenbar der dem schraffierten Spitzenteil t entsprechende Teil der Sekundäramplitude im liter- stärker abgeschnitten und die Wechselstromkurve dementsprechend verzerrt. Wird der dem Verstärker vorgeschaltete Vorübertrager aber derart gewählt, dass er die höheren Frequenzen aus dem Komplex der Sinusschwingungen mit Vorzug überträgt, wobei also das Verhältnis der Amplituden zugunsten der höheren Frequenzen verschoben wird, so ergibt sich beispielsweise das Bild nach Fig. 3.
Die Sino- schwingungen c werden fast ungeschwächt in der Form d auf den Verstärker übertragen, während die
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resultierende Schwingung die Kurvenform al, die nicht mehr bis zu den Spannungsgrenzen cl reicht.
Die Wechselstromerregung geht somit in veränderter Form durch den Verstärker, ohne dass ein Teil der Sekundäramplitude abgeschnitten bzw. unterdrückt wird. Es ist also möglich, grössere Wechselstromamplituden zu verstärken, als wenn die Verschiebung des Verhältnisses der Amplituden verschiedener Frequenz erst hinter dem Verstärker vorgenommen wird. Hinter dem Verstärker muss die Verzerrung wieder aufgehoben werden, was z. B. durch entsprechende Bemessung des Nachübertragers geschehen kann oder durch besondere Ausbildung des Empfängers, wenn nicht schon ein Ausgleich durch die normale Benachteiligung der hohen Frequenzen durch die nachfolgenden Schaltelemente stattfindet.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung zur Übertragung von aus Sinusschwingungen verschiedener Frequenz zusammengesetzten Wechselstromerregungen, in der einer mit Trägheit behafteten thermischen oder chemischen Veränderung unterworfene Elemente vorkommen, wie z. B. die Glühfäden und Selenzellen in Schaltungsanordnungen für Lichttelephonie, dadurch gekennzeichnet, dass in an sich bei Kompensation der Verzerrung von Stromkurven infolge der elektrischen Eigenschaften von Stromkreisen bereits bekannte.
Weise elektrische, die hohen Frequenzen bevorzugende Elemente in die Schaltungsanordnung eingefugt sind zum Ausgleich der Benachteiligung dieser Frequenzen durch die thermisch oder chemisch beeinflussten Elemente.
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Circuit arrangement for the transmission of various sinusoidal oscillations
Frequency of composite alternating current excitations.
Certain circuit arrangements show the unpleasant property that alternating currents which are passed over them and which are composed of sinusoidal oscillations of different frequencies lose their character completely.
In the case of voice transmission over lines, the reasons for which such distortions occur are known and can be completely overlooked. In such circuits there are elements (cables, transformers, capacitors) that favor or disadvantage the different frequencies of the speech transmission streams in different ways over one another, and a known means of compensating for these distortions is that further similar elements ( Inductances, capacitances) into the lines, which have the opposite electrical properties, so that the overall order allows all frequencies to pass evenly.
Recently, completely different types of distorting causes have arisen in arrangements for electrical voice transmission. So have z. For example, in light telephony with electric incandescent lamps, the light fluctuations caused by fluctuations in the heating current have a completely different character than the currents that cause them; likewise, during the recording process, the current flowing in the selenium cell is by no means the same as the fluctuations of the conspicuous light. The invention is now based on the knowledge that these distortions are basically of the same nature
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be evoked.
Based on this knowledge, according to the invention, the distortions caused by such elements are eliminated in a manner known per se by electrical switching elements which have opposite distortions. Of course, the invention can also be used in all other cases in which distortions of waveforms occur due to the inertia of thermal or chemical processes.
As an embodiment of the invention, a circuit arrangement for telephoning with light is illustrated in the drawing in FIG.
The current fluctuations generated in microphone station A by a microphone when speaking are either fed directly or via a line to an amplifier B, and from here they arrive
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modified and increased current fluctuations are superimposed on the main current of this lamp.
The rays emanating from this lamp are fed through headlights to a selenium cell D which is arranged at the focal point of the headlight H. There, the fluctuations in brightness of the lamp are converted back into electrical current fluctuations, which are made audible by an amplifier # on the telephone F.
In a normal circuit for voice amplification one would z. B. dimension the transmitter U1 so that it transmits the mean speech frequencies evenly. Such a transmitter can therefore compensate for the inertia of the incandescent lamp and the selenium cell
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According to the invention, the transformer Ui is now designed by suitable dimensioning of the self-induction and capacitance in such a way that it prefers the higher frequencies.
Instead of effecting the compensation through a single transformer, it can also be distributed over several. However, the receiver could also be set up in such a way that it receives the higher frequencies
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is achieved. As always, it is advantageous to make the compensation through elements that interact with energy-supplying parts, e.g. B. in the pre-transformer of an amplifier tube.
In the presence of circuit elements with limited alternating current amplitude. z. B.
Tube amplifiers whose amplitude limit in the anode circuit is given by the saturation current. According to the invention, the circuit elements preferring the higher frequencies are arranged before the circuit elements with a limited alternating current amplitude. To show zn that the most favorable utilization of the excitation acting at A is achieved by the transmission amplification. it is assumed that the alternating current arriving from A has a certain curve shape a (FIG. 2). which, according to Fourier's equation, are sine curves of different frequencies, for example in two frequencies, e. can be dismantled.
It is now known that the anode current in high vacuum tubes cannot be arbitrarily large, but can only reach a limited value. However, if this is not to result in a distortion by cutting off the tip parts of the secondary amplitude, a limited range of the voltage fluctuations L v at the grid. In FIG. 2, the voltage, s fluctuations which are still permissible without distortion are indicated by the lines d d.
It is now assumed that the incoming alternating current pulses increase the voltage on the grid of the amplifier via the voltage / '; increase, then the part of the secondary amplitude corresponding to the hatched tip part t is obviously cut off more strongly and the alternating current curve is correspondingly distorted. If, however, the pre-transformer connected upstream of the amplifier is selected in such a way that it transmits the higher frequencies from the complex of sinusoidal oscillations with preference, so the ratio of the amplitudes is shifted in favor of the higher frequencies, the picture according to FIG. 3 results, for example.
The sinusoidal oscillations c are transmitted to the amplifier almost unattenuated in the form d, while the
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resulting oscillation has the curve shape al, which no longer extends to the voltage limits cl.
The alternating current excitation thus goes through the amplifier in a modified form without any part of the secondary amplitude being cut off or suppressed. It is therefore possible to amplify larger alternating current amplitudes than if the shift in the ratio of the amplitudes of different frequencies is carried out after the amplifier. Behind the amplifier, the distortion must be canceled, which z. B. can be done by appropriate dimensioning of the secondary transformer or by special training of the receiver, if not already compensated by the normal disadvantage of the high frequencies by the following switching elements.
PATENT CLAIMS:
1. Circuit arrangement for the transmission of alternating current excitations composed of sinusoidal oscillations of different frequencies, in which there are elements subject to inertia, such as thermal or chemical changes. B. the filaments and selenium cells in circuit arrangements for light telephony, characterized in that already known in itself when compensating for the distortion of current curves due to the electrical properties of circuits.
Electrical elements that prefer high frequencies are inserted into the circuit arrangement to compensate for the disadvantage of these frequencies due to the thermally or chemically influenced elements.